希土類二元金属酸化フッ化物の合成と常温型酸素センサー用固体電解質への利用

稀土二元金属氧氟化物的合成及其在室温氧传感器固体电解质中的应用

• 批准号: 07239218
• 负责人: 米沢 晋
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07239218/
• 关键词: 希土類金属; 酸化フッ化物; 固体電解質; 酸化物イオン導電性

熱分析測定(TG測定)の結果、Nd_2Eu_2O_3F_6は大気中で700℃付近から重量減少が見られた。Ar中で昇温した場合も大気雰囲気の時と同様で、700℃付近から重量減少が見られた。他方、白金-Nd_2Eu_2O_3F_6-(Ni+NiO)混合電極という系を構築し、Ar雰囲気中で(Ni+NiO)混合電極側がアノードとなるように電場を印加し、650℃で実際に酸化物イオンの移動を試みた(電場を印加しない場合を対照実験とした)。X線回折測定の結果から、電場を印加し電流を流した場合、(Ni+NiO)混合電極中のNiがNiOになることがわかった。これに対して通電を行わずに温度だけ650℃に保持した場合はNiOがほぼ全量残存していた。このことから通電により酸化物イオンがカソード側からアノード側へ輸送されNiと反応しNiOが生成したと考えられる。また、電解質とNiは650℃ではほとんど反応せず安定に電気化学系と構築していたと考えられる。フッ化物やフッ素を含有したような相は全く観察されなかった。即ち、本実験系ではフッ化物イオンはほとんど移動せず導電に関与していないことが確認された。フッ化物イオンと酸化物イオンが共存するにも関わらず酸化物イオンだけが大きく導電に関与した理由については未だ明確ではなく、構造や構造中での各イオン種の存在状態などを考慮した上で導電のモデルを構築する必要があると思われる。以上より、 Nd_2Eu_2O_3F_6は600℃以下では熱的に安定であり、こうした温度領域においては酸素センサーや燃料電池用固体電解質として利用できる可能性があることが明らかとなった。

热分析测定(TG测定)的结果，观察到Nd_2Eu_2O_3F_6在空气中从700℃左右开始失重。当Ar中温度升高时，从700℃左右开始观察到重量损失，这与空气气氛中相同。另一方面，构建了称为铂-Nd_2Eu_2O_3F_6-(Ni+NiO)混合电极的系统，并以(Ni+NiO)混合电极侧作为阳极在Ar气氛中施加电场。使其移动（对照实验是不施加电场的情况）。 X射线衍射测量的结果表明，当施加电场并流过电流时，(Ni+NiO)混合电极中的Ni变成NiO。另一方面，当温度保持在650℃而不通电时，几乎所有的NiO都保留下来。由此认为，氧离子通过通电从阴极侧输送至阳极侧，与Ni反应生成NiO。此外，电解质和Ni在650℃下几乎不反应，并且认为建立了稳定的电化学体系。没有观察到氟化物或含氟相。即，确认了在该实验体系中，氟离子几乎不移动，不参与传导。虽然氟离子和氧离子共存，但目前仍不清楚为什么只有氧离子对电导率有显着影响，而且很难解释为什么只有氧离子对电导率起很大作用，似乎有必要构建一个电导模型。由上可知，Nd_2Eu_2O_3F_6在600℃以下具有热稳定性，在该温度范围内具有用作氧传感器或燃料电池固体电解质的潜力。

项目成果

M.Takashima et al.: "Preparation and electrical conductivity of neodymium-europium oxide fluorides" J.Material Chemistry. 5(未定). (1996)

M.Takashima 等人：“钕-铕氧化物氟化物的制备和电导率”J.Material Chemistry 5（待定）。